海面红外目标检测是海防预警与精准制导系统的关键技术,在国防建设和现代化武器装备中发挥着重要作用。然而,受岛礁、海风及光照等因素影响,复杂的海面背景杂波呈现出强烈的随机起伏性和非平稳性,严重干扰目标探测能力。此外,不同成像距离下目标的红外信号特性存在差异,导致目标表征困难、漏检率高,造成目标检测性能恶变。因此,如何在复杂海面背景下高效、稳定地检测红外目标是一个极具挑战性的难题。为提升复杂海面背景下红外目标检测的可靠性,本文按照探测距离由远及近的过程,深入剖析了舰船由点目标到面目标各阶段的信号特性,分别研究了红外点目标检测、斑块目标检测及扩展目标分割等问题。同时,为了补偿低对比度条件下目标大小未知所带来的不稳定性,还研究了该情况下的多尺度舰船目标检测问题。本文主要研究内容及成果如下:（1）舰船距离红外探测器较远时,目标通常表现为点源,具有尺寸小、信号弱的特点,容易受到起伏海杂波和鱼鳞波的干扰。针对该问题,提出一种基于空时多方向形态学滤波的点目标检测算法。该方法首先利用点目标在空域上的分布规律构造多方向结构元素,并运用形态学滤波有效抑制锐利边缘杂波与增强弱目标信号;然后结合目标运动轨迹的连续性和时序特征的一致性,研究多帧关联匹配方法,进一步鉴别真实目标和消除干扰。（2）随着舰船与探测器逐渐接近,目标演变为灰度均匀的小斑块,具有一定的面积、边缘轮廓和几何形状等特征。然而,由于强起伏、非平稳海杂波等因素的影响,导致目标检测的稳定性较差。针对这一问题,提出一种基于形态学重建与多特征分析的斑块目标检测方法。该方法首先采用开闭运算对海面图像进行灰度形态学重建,继而计算并融合强度特征显著图,有效增强目标信号和抑制海杂波;最后构造基于边缘轮廓和几何形状特征约束的舰船目标鉴别方法,以可靠地检测出真实目标。（3）舰船距离探测器较近时,舰船目标信号较强,表现为轮廓清晰、灰度分布不均的扩展目标,极易遭受目标提取残缺的风险。针对该问题,提出一种基于改进分水岭变换的扩展目标分割方法,由粗到细地稳定提取目标。首先将红外图像转换成结构张量特征值图,以可靠地提取海天线和排除天空/陆地杂波的干扰;然后根据海面区域的灰度分布特性,研究自适应最大熵对舰船目标进行粗分割;最后,融合结构张量与最大熵在描述边界和区域方面的优势,改进分水岭变换算法,有效提取灰度不均匀的舰船目标。（4）针对低对比度红外舰船目标的面积大小和信号特性不确定而导致目标检测算法难以自适应的问题,提出一种基于多尺度对偶形态学重建的目标检测方法。首先引入多尺度对偶形态学重建的背景杂波抑制方法,以提取图像中不同尺度的目标信号,有效弥补目标大小未知引起的不稳定性;然后,根据目标与局部背景的灰度差异,构造对目标大小变化不敏感的局部轮廓对比度描述子,以此建立低对比度舰船目标的判别规则,筛选真实目标和消除虚警干扰。本文从成像距离对目标信号特性的影响角度切入海面红外目标检测问题,提出了一系列对复杂海面背景适应性强的目标检测方法。实验结果表明,本文提出方法有效提高了不同大小舰船目标的特性描述能力,提升了海面红外目标检测性能,为红外海防预警与精准制导系统的开发提供了理论支持和实验验证。